JP2007012969A - Laminated coil and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気回路用のチョークコイル或いはトランス等に用いられる積層コイルの製造方法及び積層コイルに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a laminated coil used for a choke coil or a transformer for an electric circuit, and a laminated coil.
従来、電気回路用のコイル例えばチョークコイルは、絶縁被覆を施した電線(マグネットワイヤ等の銅線)を珪素鋼板、フェライトコア等の芯材に一回以上巻いた物であり、特に大電流を扱う場合には太い電線が巻線されたものを用いる。 Conventionally, a coil for an electric circuit, for example, a choke coil, is an electric wire (a copper wire such as a magnet wire) with an insulation coating wound around a core material such as a silicon steel plate or a ferrite core at least once. When handling, use a wire with a thick wire wound around it.
また、上記コイルを流れる電流は、周波数が数kHz以下では一般の銅線を巻線したものでも問題はないが、電流の周波数が高い場合には表皮効果により電流が導体の中心部を流れなくなる現象が生じる。この表皮効果を避けるためには、表皮効果が問題とならない細い銅線を並列に接続して巻線するか、或いは丸い銅線でなく板状の銅線を巻線する方法が採用される。 In addition, the current flowing through the coil is not a problem even when a general copper wire is wound when the frequency is several kHz or less, but when the current frequency is high, the current does not flow through the center of the conductor due to the skin effect. A phenomenon occurs. In order to avoid this skin effect, a thin copper wire that does not cause a skin effect is connected in parallel and wound, or a plate-like copper wire is wound instead of a round copper wire.
このため、従来の巻線から脱却して印刷基板を利用したコイルが開発されている。このような印刷基板コイルは、重なる次の層のコイルと接続するために、絶縁層である基材に穴を開け、その穴に接続するための導電性のピンを埋め込む等の処理が必要となる。このため、多層状にコイルを形成する場合には、絶縁層を挟んだ層間の接続穴としてインナービアを形成し、また不必要な接続穴の部分を避けて印刷コイルを形成する等の処理が必要である。 For this reason, a coil using a printed circuit board has been developed to break away from the conventional winding. In order to connect such a printed circuit board coil to a coil of the next layer to be overlapped, a process such as making a hole in a base material which is an insulating layer and embedding a conductive pin for connecting to the hole is required. Become. For this reason, when forming a coil in multiple layers, there are processes such as forming inner vias as connection holes between layers sandwiching an insulating layer, and forming printed coils while avoiding unnecessary connection holes. is necessary.
他の例として、特許文献1には薄型コイル部品とその製造方法が開示されている。これは図9に示すように、片面または両面に導体のコイルパターン52,53を設けた複数枚の絶縁材54を積層し、各コイルパターンの内端部を接続するためのスルーホール56及びパッド58にもスルーホール60を設け、これらスルーホールの内壁にメッキを施して導体を固着し、これにより各内端部同士を電気的に導通させて積層コイルを構成したものである。また、特許文献2には、平角線を軸方向に重ねて螺旋巻きにすることで大電流化を図ったインダクタンス素子に関する記載がある。
As another example,
しかし、上記板状銅線を巻線し及び銅線を並列に巻線する方法は、巻線処理、末端処理、及びピン絡げ処理等の手間及びコストが問題になり、また印刷基板を使用する方法では、印刷基板の加工コスト及び材料コストがかさむという問題がある。 However, the method of winding the above plate-like copper wire and winding the copper wire in parallel causes problems and costs such as winding processing, terminal processing, and pin binding processing, and uses a printed circuit board. However, there is a problem that the processing cost and material cost of the printed board are increased.
また、従来の印刷基板コイルは、上記ピンの埋め込み或いはインナービアに係る処理など多くの手間とコストがかかり、且つ小型化を妨げるという問題があった。特許文献1に記載の積層コイルについても、スルーホールを設け、このスルーホールの内壁にメッキにより導体を固着する処理が必要であり、これらの手間及びコストが問題である。
In addition, the conventional printed circuit board coil has a problem in that it takes a lot of labor and costs such as the embedding of the pins or the processing related to the inner via, and prevents miniaturization. The laminated coil described in
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、製造工程が単純化できかつ大量生産に好適であるとともに、低コストで品質に優れた積層コイルの製造方法及び積層コイルを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a laminated coil and a laminated coil that can simplify the manufacturing process and are suitable for mass production, and are excellent in quality at low cost. For the purpose.
以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る積層コイルの製造方法は、図1等に示すように、一回巻き又は渦状に複数回巻きに形成され、端部近傍の表面部及び裏面部、又は一方の面部に接続部8が設けられた平坦な導電性のシートコイル2を用い、上記各シートコイルの片面又は両面に、上記接続部8を除いて皮膜状に絶縁材10を塗布するとともに、上記接続部8に低融点金属12を被着し、上記シートコイル2を、重なり合う各シートコイルの上記接続部8同士が対向し、かつこれら接続部同士を導通させたときに巻回方向が同じになるように構成し、積層の際には、重なり合う上記シートコイル2間に上記絶縁材10を介在させ、かつ上記接続部8同士が対向するように各シートコイル2を積み重ね、上記積層した上記シートコイルの全体を加熱し、上記接続部に付着された低融点金属12を溶融させ、上記シートコイルの接続部8同士を電気的に接続して螺旋状にコイルを形成したことである。このとき、積層コイルの層の両端部のシートコイルは、一方の面部のみに接続部を設ければ足りる。
In order to solve the above technical problems, the laminated coil manufacturing method according to the present invention is formed in one turn or a plurality of turns in a spiral shape as shown in FIG. Or a flat
本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記積み重ねられる各シートコイル2間に、熱硬化性の接着剤14を介在させ、上記加熱により各シートコイル同士を接着させたことである。
The method for manufacturing a laminated coil according to the present invention is such that a
本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記絶縁材10として、2乃至4塩基の酸無水物を硬化剤とする2乃至4オキシラン環のエポキシ樹脂を用いたことである。
The method for manufacturing a laminated coil according to the present invention uses a 2 to 4 oxirane ring epoxy resin containing a 2 to 4 base acid anhydride as a curing agent as the
本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記絶縁材10として、イミダゾール類を硬化剤とする2乃至4オキシラン環のエポキシ樹脂を用いたことである。
The manufacturing method of the laminated coil which concerns on this invention is using the epoxy resin of the 2 thru | or 4 oxirane ring which uses imidazole as the hardening | curing agent as the said
また、本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記絶縁材として、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂を硬化剤とする2乃至4オキシラン環のエポキシ樹脂を用いたことである。 Moreover, the manufacturing method of the laminated coil which concerns on this invention is using the epoxy resin of the 2 thru | or 4 oxirane ring which uses a polyimide resin or a polyamidoimide resin as a hardening | curing agent as said insulating material.
本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記低融点金属12として錫、鉛、又は半田を用いたことである。
The manufacturing method of the laminated coil according to the present invention is that tin, lead, or solder is used as the low
本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記シートコイル2を、銅板を矩形のループ状に打ち抜いて形成したことである。また、本発明に係る積層コイルの製造方法は、上記加熱後、積層した上記シートコイル2の周囲に、鉄粉を混入したモールド材20を被覆させたことである。
The method for manufacturing a laminated coil according to the present invention is that the
また、本発明に係る積層コイルは、上記何れかに記載の積層コイルの製造方法により製造されたものである。 Moreover, the laminated coil which concerns on this invention is manufactured by the manufacturing method of one of the said laminated coils.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、積層の際には、重なり合うシートコイル間に絶縁材を介在させ、かつ接続部同士が対向するように各シートコイルを積み重ね、積層したシートコイルの全体を加熱し、接続部に付着された低融点金属を溶融させ、シートコイルの接続部同士を電気的に接続して螺旋状にコイルを形成したから、一貫した処理工程による製造が可能であり、このため大量生産が容易に行えコストダウンが図れ、併せて大電流容量かつ高品質のコイルが容易に得られるという効果を奏する。 According to the method for manufacturing a laminated coil according to the present invention, during lamination, an insulating material is interposed between the overlapping sheet coils, and the sheet coils are stacked and laminated so that the connection portions face each other. The whole is heated, the low melting point metal attached to the connection part is melted, and the connection parts of the sheet coil are electrically connected to each other to form a spiral coil. As a result, mass production can be easily performed, cost reduction can be achieved, and a large current capacity and high quality coil can be easily obtained.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、積み重ねられる各シートコイル間に、熱硬化性の接着剤を介在させ、各シートコイル同士を接着させたから、各シートコイル同士が良好に接合され積層コイルの品質が高められるという効果がある。 According to the method for manufacturing a laminated coil according to the present invention, since each sheet coil is bonded to each other by interposing a thermosetting adhesive between the stacked sheet coils, the sheet coils are bonded to each other well. There is an effect that the quality of the coil is improved.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、絶縁材として2乃至4塩基の酸無水物を硬化剤とする2乃至4オキシラン環のエポキシ樹脂を用いたから、高いガラス転移温度が確保され、低融点金属が溶融する温度及び冷却後においても変質(例えば膨張係数が高くなる等)することなく各シートコイル間の絶縁皮膜としての形態、機能を維持し、また熱膨張が小さいことから冷却後においても他に剥離などの悪影響を及ぼすことがないという効果がある。 According to the method for manufacturing a laminated coil according to the present invention, since a 2 to 4 oxirane ring epoxy resin using a 2 to 4 base acid anhydride as a curing agent is used as an insulating material, a high glass transition temperature is ensured and low The temperature and melting point of the melting point metal are not changed even after cooling (for example, the coefficient of expansion is increased). The form and function of the insulating film between the sheet coils are maintained, and the thermal expansion is small. In addition, there is an effect that there is no adverse effect such as peeling.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、絶縁材として、イミダゾール類を硬化剤とする2乃至4オキシラン環のエポキシ樹脂を用いたから、上記と同様高いガラス転移温度が確保され低融点金属が溶融する温度においても変質しないという効果があり、また、硬化剤として、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂を用いた場合にも、同様の効果が得られる。 According to the method for manufacturing a laminated coil according to the present invention, since an epoxy resin having a 2 to 4 oxirane ring using imidazoles as a curing agent is used as an insulating material, a high glass transition temperature is secured as described above, and a low melting point metal is used. There is an effect that the material does not change even at the melting temperature, and the same effect can be obtained when a polyimide resin or a polyamideimide resin is used as a curing agent.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、低融点金属として錫、鉛、又は半田を用いたから、低融点金属の溶融接続により接続部同士が良好かつ的確に導通しまた大電流にも耐えられるという効果がある。 According to the method of manufacturing a laminated coil according to the present invention, since tin, lead, or solder is used as the low melting point metal, the connection portions are electrically connected well and accurately by fusion connection of the low melting point metal and can withstand a large current. There is an effect that is.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、シートコイルを、銅板を矩形のループ状に打ち抜いて形成したから、製造が容易でコストダウンが図れまた大電流容量のコイルが得られるという効果がある。 According to the method for manufacturing a laminated coil according to the present invention, since the sheet coil is formed by punching a copper plate into a rectangular loop shape, it is easy to manufacture, the cost can be reduced, and a coil having a large current capacity can be obtained. is there.
本発明に係る積層コイルの製造方法によれば、加熱後、積層したシートコイルの周囲に、鉄粉を混入したモールド材を被覆させたから、磁束がモールド材内に誘導され、効率よく磁力線を結ぶことができてコイルのインダクタンスが高められるという効果がある。 According to the method for manufacturing a laminated coil according to the present invention, after heating, the laminated sheet coil is coated with a mold material mixed with iron powder, so that the magnetic flux is induced in the mold material and the magnetic field lines are efficiently tied. It is possible to increase the inductance of the coil.
本発明に係る積層コイルは、上記何れかに記載の製造方法により製造されたものとしたから、一貫した処理工程による製造が可能であり、このため大量生産が容易に行えコストダウンが図れるという効果を奏する。 Since the laminated coil according to the present invention is manufactured by any one of the manufacturing methods described above, it can be manufactured by a consistent processing process, so that mass production can be easily performed and the cost can be reduced. Play.
以下、本発明に係る積層コイルの製造方法及び積層コイルの実施の形態を図面に基づいて説明する。この積層コイル1は、電気回路用のチョークコイル等のコイルとして用いられる。この積層コイルには、一回巻のシート状のコイルを積層して複数回巻のコイルを形成する構造、及び複数回巻のシート状のコイルを積層して複数回巻きのコイルを形成する構造がある。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing a laminated coil and an embodiment of the laminated coil according to the present invention will be described with reference to the drawings. The laminated
第一の実施の形態として、一回巻のシート状のコイルを積層してコイルを形成する形態を説明する。図1は、上記一回巻のシートコイル2を各層毎に示したもので、このシートコイル2には1層目〜15層目までの形態がある。各コイルは何れも巻き方向が矩形状であり、一部に所定の間隙4(隙間)が形成された開ループ形状である。
As a first embodiment, an embodiment in which a coil is formed by stacking single-turn sheet-like coils will be described. FIG. 1 shows the one-
これらシートコイルの内、最下端(1層目)と最上端(15層目)の各シートコイルの一端部には、矩形の枠から突出する状態でコイル端子部6が形成され、他端部にはそれぞれ他のシートコイルと電気的に接続される接続部8が形成されている。また、2層目から14層目までのシートコイル2には、上記間隙4を隔てて向い合う一方側の端部近傍の表面部、及び他方側の端部近傍の裏面部にはそれぞれ他のシートコイルと接続される接続部8が形成されている。
Of these sheet coils, a
上記シートコイル2は、例えば下から一層目、二層目、三層目と順次積み重ねられる。このとき各シートコイル2の間隙4位置は順次1コマ(上記接続部の大きさ程度の範囲)ずつ、同一周囲方向にずれるように形成されている。これにより、上下に重なり合うシートコイル2同士の接続部8が向かい合うので、これらを電気的に接続して導通させれば15回巻きのコイルができる。
The
ここで、上記積層コイル1の製造工程及び絶縁材料等について説明する。先ず、プレスによる打ち抜き工程により、導電性の板材を打ち抜いてシートコイルを造る。ここでは、銅板を打ち抜いて上記1層目から15層目までのシートコイル2を造る。
Here, the manufacturing process and insulating material of the
次に、印刷工程において、上記各シートコイル2の両面(又は片面)に絶縁材10としてエポキシ樹脂に硬化剤及び触媒を加えた樹脂組成材を、所定の厚さに印刷の手法により塗布し加熱硬化させて絶縁皮膜を形成する。このとき、上記接続部8は絶縁皮膜の対象から除く必要があるが、これは塗布の際に各接続部8を外して絶縁材10を塗布する方法、或いは接続部8を含めてシートコイル全体に絶縁材10を塗布し、後から接続部の絶縁皮膜を機械的、化学的な手法で除去する方法がある。上記各シートコイル2の片面に絶縁材10を塗布する形態では、シートコイル2同士を積層する際には、向い合うどちらか一方のシートコイル2の面に絶縁材10が塗布された状態に配置する。
Next, in the printing process, a resin composition material in which a curing agent and a catalyst are added to an epoxy resin as an insulating
この実施の形態では、上記絶縁材10としてエポキシ樹脂(ビスフェノール型エピクロロヒドリン樹脂)を用いた。このエポキシ樹脂は、耐熱性、電気絶縁性、接着力、機械的強度に優れる。このエポキシ樹脂の硬化剤として、酸無水物(メチルテトラヒドロ無水フタル酸)を用いた。ここで、メチルテトラヒドロ無水フタル酸は常温で液体であり、印刷には便利で作業性が良い。
In this embodiment, an epoxy resin (bisphenol type epichlorohydrin resin) is used as the insulating
社内での積層コイルの試作により、上記ビスフェノール型エピクロロヒドリン樹脂に上記メチルテトラヒドロ無水フタル酸を硬化剤とした樹脂組成材は、特にガラス転移温度(Tg)が高められて耐熱性に優れ上記絶縁材10として有効であること、及び上記樹脂組成材は下記低融点金属を溶融する温度においても熱変化することがなく、絶縁皮膜としての機能が損なわれることがないことが試作品により確認できた。また、上記樹脂組成材に触媒としてイミダゾール類(2−エチル−4−メチルイミダゾール)を加えた。
Through the in-house trial production of the laminated coil, the resin composition material using the above-mentioned bisphenol-type epichlorohydrin resin and the above-mentioned methyltetrahydrophthalic anhydride as the curing agent is particularly excellent in heat resistance because the glass transition temperature (Tg) is increased. It can be confirmed by a prototype that it is effective as the insulating
一般に、2オキシラン環〜4オキシラン環系の下記のエポキシ樹脂は耐熱性に優れ、上記絶縁材10として使用可能である。このうち、上記絶縁材10として用いることが可能な樹脂として、社内試験等で確認したものに以下の樹脂がある。上記2オキシラン環系のエポキシ樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノール型(A、F型など)−エピクロロヒドリン樹脂、2官能フェノール型エポキシ樹脂があり、3オキシラン環系のエポキシ樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、異節環状型エポキシ樹脂、多官能性エポキシ樹脂があり、また4オキシラン環系のエポキシ樹脂としては、4官能フェノールエポキシ樹脂、4官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂がある。上記絶縁材として、他にポリイミド、或いはポリアミドイミド等の熱硬化性樹脂、メラミン樹脂及びベンゾグアナミン樹脂も良好であることが確認されている。
Generally, the following epoxy resins having a 2-oxirane ring to 4-oxirane ring system are excellent in heat resistance and can be used as the insulating
また、上記エポキシ樹脂と組み合わせて耐熱性に寄与する硬化剤としては2塩基〜4塩基の酸無水物が有効である。このうち社内試験等で確認し、上記エポキシ樹脂の硬化剤として有効な材料及び触媒に以下のものがある。上記2塩基系の酸無水物として、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸無水物等、3塩基系の酸無水物としてトリメリット酸、4塩基系の酸無水物として、ピロメリット酸、4,4'−オキシジフタル酸無水物等がある。また、他の硬化剤として、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、及び2,4−ジアミノ−6−[2'−メチルイミダゾリル−(1')]−エチル-s−トリアジン・イソシアヌル酸付加塩等のイミダゾール類系の硬化剤、ジアミノジフェニルエーテル、及び4,4−ジアミノジフェニルメタン等のアミン系の硬化剤などが良好であることが確認されている。また、ポリイミド、ポリアミドイミド或いはメラミン等の樹脂は硬化剤としての利用も可能であり、上記エポキシ樹脂の硬化剤として利用することで、優れた耐熱特性を発揮することが確認されている。上記触媒としては、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の第3級アミン、或いはイミダゾール類が硬化促進等に良好であることが確認されている。 Further, as a curing agent that contributes to heat resistance in combination with the epoxy resin, acid anhydrides of 2 to 4 bases are effective. Of these, materials and catalysts that have been confirmed by in-house tests and are effective as curing agents for the epoxy resin include the following. As the above two-base acid anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, etc., tribasic acid anhydride, trimellitic acid, four-base acid anhydride, Examples include pyromellitic acid and 4,4′-oxydiphthalic anhydride. Other curing agents include 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, isocyanuric acid addition salt, and the like It has been confirmed that imidazole-based curing agents, amine-based curing agents such as diaminodiphenyl ether, and 4,4-diaminodiphenylmethane are good. In addition, resins such as polyimide, polyamideimide, and melamine can be used as a curing agent, and it has been confirmed that excellent heat resistance characteristics are exhibited when used as a curing agent for the epoxy resin. As the catalyst, it has been confirmed that tertiary amines such as 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, or imidazoles are good for curing acceleration.
上記エポキシ樹脂に、硬化剤として上記酸無水物又は上記イミダゾール類系、アミン系等の硬化剤を用いた絶縁材は、ガラス転移温度が高められて耐熱性に優れ、下記低融点金属を溶融する温度においても熱変化することがなく、絶縁皮膜としての機能が損なわれることがなく良好である。 An insulating material using the above-mentioned epoxy resin as a curing agent, such as the above-mentioned acid anhydride or the above-mentioned imidazole-based or amine-based curing agent, has an increased glass transition temperature and excellent heat resistance, and melts the following low melting point metals. The temperature does not change with heat, and the function as an insulating film is not impaired.
上記絶縁皮膜を施した後、各シートコイル2の上記接続部8の表面の絶縁材10からなる絶縁皮膜を、エッチング処理等の手法により除去する。この絶縁皮膜の除去工程では、接続部8の表面の絶縁皮膜を例えばエッチング処理等の化学的処理、機械的手法、或いはレーザービーム、高周波誘電加熱、放電等の物理的手法により除去する。これにより、上記シートコイル2の表面部及び裏面部の各端部近傍にはそれぞれ導電性の接続部8が形成される。
After applying the insulating film, the insulating film made of the insulating
さらに次のメッキ工程では、上記絶縁皮膜を除去したシートコイルの導電性の接続部8に低融点金属12を被着(メッキ)する。この低融点金属12としては、錫、鉛、半田(錫と鉛の合金)等が好適である。特に、半田は錫の含有率を高くすると(60%以上)融点が低くなり良好である。また、錫にニッケル、銀或いは銅などを少量混ぜた合金を用いることができる。
In the next plating step, the low
このとき図2に示すように、各シートコイル2の接続部8にメッキされた低融点金属12層の厚さ(M)は、絶縁材10による絶縁皮膜層の厚さ(W)より若干厚い程度(M>W)に形成する。この低融点金属12層の厚さを絶縁材10の絶縁皮膜層の厚さより厚くすることで、向い合うシートコイルの低融点金属12層同士が確実に融合導通する。以上の一貫した印刷工程及び処理工程により、各シートコイル毎の絶縁等の処理が完成する。
At this time, as shown in FIG. 2, the thickness (M) of the low
次の積層工程では図3に示すように、上記接続部8を残して上記シートコイル2の片面又は両面に接着剤14を付着塗布し、1層目から15層面までのシートコイルを積層して互いを接着する。上記接着剤14は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性の接着剤を用いる。この接着剤には例えば、低温(60℃〜80℃)で溶融するものがあり、この状態で上記積層接着を行い、さらにこの接着剤を高温(120℃以上)にさらすと、反応が生じて熱硬化性の接着剤に変化するので、この特性を利用して接着する。
In the next laminating step, as shown in FIG. 3, the adhesive 14 is applied and applied to one or both sides of the
最後の加熱工程では、上記積層したシートコイルを、加熱炉等に入れて所定の温度で加熱する。この加熱温度は、上記低融点金属12が溶融する融解点を超えた近傍の温度とする。この加熱により、積層したシートコイル2の各向い合う接続部の低融点金属12層が溶融し、この低融点金属によって向い合う接続部同士が電気的に接続導通される。また、上記加熱により上記接着剤14は溶融し、その後は熱硬化してシートコイル同士を接着する。
In the last heating step, the laminated sheet coil is put in a heating furnace or the like and heated at a predetermined temperature. This heating temperature is a temperature in the vicinity of the melting point where the low
このとき絶縁材10として、上記エポキシ樹脂に上記硬化剤等を施した樹脂組成材を用いた場合、この絶縁材からなる絶縁皮膜は上記低融点金属の溶融温度にも耐え、絶縁皮膜自体はその絶縁状態が良好に維持されることが確認できた。また、この絶縁皮膜は低融点金属とも反応せず低融点金属が流出することもなかった。さらに、この絶縁皮膜は熱膨張が少ないことから、熱処理による積層したシートコイルの形態に影響がなく、良好である。
At this time, when a resin composition material obtained by applying the curing agent or the like to the epoxy resin is used as the insulating
冷却後は、上記接着剤14は硬化してシートコイル2同士を接着させ、また重なり合うシートコイルの接続部8同士は低融点金属12により電気的に接続される。これにより、各シートコイルが螺旋状に接続され、全体では15回巻きの積層コイル1が形成される。この積層コイル1の周囲は、さらにエポキシ樹脂、絶縁テープ等により絶縁皮膜を施す。
After cooling, the adhesive 14 is cured to bond the sheet coils 2 together, and the connecting
そして図4に示すように、この積層コイル1の矩形状中空部に磁性材料からなる芯材18、例えば鉄芯を挿通させる。この芯材としては、鋼材、フェライト、コバルト、ニッケル等が利用できる。次に、積層コイル1及び芯材18の周囲に、樹脂のモールド材20を所定の厚さに被覆する。このモールド材20としては、例えばエポキシ樹脂等に、鉄粉及びカーボン粉末を混入したものを用いる。この鉄粉は磁性材料として磁束を誘導し、効率良く磁力線を結ぶことができてコイルのインダクタンスが高められる。また、鉄粉及びカーボン粉による熱伝導効果により、コイルの冷却の効率化が図れる。
Then, as shown in FIG. 4, a
また、図5に示すように、上記樹脂モールドでは、積層コイル1の外側部分(反中心方向側)に膨出部22を形成する。この膨出部がないと、積層コイル1の外側部分の樹脂モールドの厚さが狭くなり、磁力線が大気中を回ることになって好ましくない。上記膨出部22を設けることにより、磁力線23の通路が広くなって磁束がモールド材20及び膨出部22のモールド材の内部に誘導され、磁力線が効率よく結ばれてコイルのインダクタンスが高められる。
Further, as shown in FIG. 5, in the resin mold, the bulging
上記樹脂モールドにより、積層コイル1を用いたチョークコイル16が完成する。このチョークコイル16は、図6に示すように、上記1層目のシートコイルのコイル端子部6及び15層目のシートコイルのコイル端子部6をそれぞれ上部に突出させた状態で、この底面部をセルフタッピングネジ等の止着具を用いて、基板に固定する。このチョークコイルは、冷暖房用の空調装置など、特に大電流を扱う力率改善回路のコイルとして有用である。また、積層コイル1は、トランス用のコイルとしても利用可能である。
The
したがって、この実施の形態に係る積層コイルによれば、打ち抜き工程、印刷工程、メッキ工程及び加熱工程など、一貫した処理工程による製造が可能であり、このため大量生産が容易に行えコストダウンが図れる。また、基材が無いために穴開け工程の必要がなく、製造が迅速に行え、併せて銅板の使用及び多層化が容易なことから、表皮効果の影響も低減でき数百A(アンペア)の大電流容量のコイルも簡単に造れる。 Therefore, according to the laminated coil according to this embodiment, it is possible to manufacture by a consistent processing process such as a punching process, a printing process, a plating process, and a heating process. Therefore, mass production can be easily performed and cost can be reduced. . In addition, since there is no base material, there is no need for a drilling process, the production can be performed quickly, and the use of the copper plate and the multilayering are easy, so the effect of the skin effect can be reduced and several hundred A (amperes). Large current capacity coils can be easily made.
なお、1枚の銅板に図1に示す1層目〜15層目までのシートコイルを配置し、この銅板全体に上記絶縁材10を塗布し後に接続部8に該当する部位の絶縁材を除去し、或いは接続部8を残して絶縁材10を塗布し、さらに各接続部8に上記低融点金属12をメッキした後、プレス加工により各シートコイルを打ち抜き、この後上記積層工程、過熱工程を経て積層コイルを得るようにしてもよい。
In addition, the sheet coil from the 1st layer to the 15th layer shown in FIG. 1 is arranged on one copper plate, the insulating
さらに、同時に複数の積層コイルを得る方法がある。これは、一枚目の銅板に1層目のシートコイルを複数配置し、この銅板全体に上記と同様絶縁材10の塗布、低融点金属12のメッキをする。同様にして、二枚目の銅板に上記1層目のシートコイルとそれぞれ重なる形態で2層目のシートコイルを複数配置し、これに絶縁材10の塗布、低融点金属12のメッキをする。同様にして、三枚目以降の銅板に3層目から15層目のシートコイルを形成する。そして、1枚目から15枚目の銅板を上記積層工程と同様に接着剤を塗布し積層し(或いは複数枚ずつ何回かに分けて)、次いでプレスにより全てのシートコイルを打ち抜いて一度に複数の積層コイルを得る。このとき、打ち抜きの箇所に残ったバリなどは削除しておく。
Furthermore, there is a method for obtaining a plurality of laminated coils simultaneously. In this method, a plurality of first-layer sheet coils are arranged on the first copper plate, and the insulating
次に、第二の実施の形態に係り、複数回巻(ここでは4回巻)のシート状のコイルを積層して複数回巻きの積層コイルを形成する形態を説明する。図7は、この積層コイルを構成するシートコイル32を各層毎に示したものである。これらシートコイル32は、1層目から6層目までの6枚で構成され、それぞれ4回巻のシートコイルである。各シートコイル32は何れも巻き方向が矩形状であり、シートの内側(或いは外側)に向けて渦巻状にコイルが形成され、両端部は開放された形態である。
Next, in connection with the second embodiment, an embodiment will be described in which a multi-turn (here, 4-turn) sheet-like coil is laminated to form a multi-turn laminated coil. FIG. 7 shows the
上記シートコイル32の内、最下端(1層目)と最上端(6層目)の各シートコイル32の一端部は、矩形の枠から突出する状態でコイル端子部36が形成され、他端部にはそれぞれ他のシートコイルと電気的に接続される接続部38が形成されている。また、2層目から5層目までのシートコイル32には、一端部側の端部近傍の表面部、及び他端部側の端部近傍の裏面部にはそれぞれ他のシートコイルと接続される接続部38が形成されている。そして、各シートコイル32は、一方の端部近傍の接続部同士が重なるよう、かつこれら接続部同士を導通させたときに巻回方向が同じになるように接続部38が形成されている。
One end of each of the sheet coils 32 at the lowermost end (first layer) and the uppermost end (sixth layer) of the
上記シートコイル32は、例えば下から一層目、二層目、三層目と順次積み重ねられる。このとき、上下に重なり合うシートコイル32同士の接続部が向かい合うように配置されており、これらを電気的に接続して導通させれば24回(=4×6)巻きのコイルが得られる。
The
この形態の積層コイルの製造工程及び絶縁などに用いられる材料は、上記積層コイル1の場合と基本的には同様である。先ず、プレスによる打ち抜き工程により、上記1層目から6層目までのシートコイルを造る。この工程では、銅板を打ち抜いて各シートコイルを造る。
The material used for the manufacturing process and insulation of the laminated coil of this form is basically the same as that of the
図8に示すように、印刷工程において、上記各シートコイルの両面に上記絶縁材10を所定の厚さに印刷して絶縁皮膜を形成する。上記絶縁皮膜を施した後、各シートコイル32の上記接続部38の表面の絶縁材からなる絶縁皮膜を、上記エッチング処理等の手法により除去する。
As shown in FIG. 8, in the printing process, the insulating
さらに次のメッキ工程では、上記絶縁皮膜を除去したシートコイルの導電性の接続部38に上記低融点金属12をメッキ処理により被着する。次に、上記接続部38を残して、上記シートコイル32の片面又は両面に上記接着剤14を塗布し、1層目から6層面までのシートコイルを積層して互いを接着する。
Further, in the next plating step, the low
最後に、上記積層したシートコイルを、加熱炉等に入れて所定の温度で加熱する。この加熱により、積層したシートコイルの各向い合う接続部の低融点金属が溶解し、この低融点金属の層によって向い合う接続部同士が電気的に接続導通される。また、上記加熱により上記接着剤14は溶融し、その後は熱硬化してシートコイル同士を接着する。冷却後は、上記接着剤は硬化してシートコイル同士を接着させ、また重なり合うシートコイルの接続部同士は低融点金属により電気的に接続し、これにより24回巻きの積層コイルが形成される。 Finally, the laminated sheet coil is put in a heating furnace or the like and heated at a predetermined temperature. By this heating, the low melting point metal of each facing connection portion of the laminated sheet coil is melted, and the facing connection portions are electrically connected to each other by the layer of the low melting point metal. Moreover, the adhesive 14 is melted by the heating, and thereafter, the adhesive is thermally cured to bond the sheet coils. After cooling, the adhesive is cured to bond the sheet coils, and the connecting portions of the overlapping sheet coils are electrically connected to each other with a low melting point metal, thereby forming a 24-turn laminated coil.
この積層コイルの周囲は、さらにエポキシ樹脂、絶縁テープ等により絶縁皮膜を施す。そして、この積層されたコイルの矩形状中空部に磁性材料からなる上記芯材を挿通させる。次に、コイル及び鉄芯の周囲に、上記モールド材20を被覆して樹脂モールドを行う。また、上記樹脂モールドでは、コイルの外側(反中心方向側)部分には膨出部を形成する。この樹脂モールドにより、積層コイルを用いたチョークコイルが完成する。このチョークコイルについても、冷暖房用の空調装置等の力率改善回路に有用である。また、この積層コイルは、トランス用のコイルとしても利用可能である。
Further, an insulating film is applied around the laminated coil with an epoxy resin, an insulating tape or the like. And the said core material which consists of magnetic materials is inserted in the rectangular-shaped hollow part of this laminated | stacked coil. Next, the
したがって、この実施の形態に係る積層コイルについても上記積層コイルと同様に、打ち抜き工程、印刷工程、メッキ工程及び加熱工程など、一貫した処理工程による製造が可能であり、このため大量生産が容易に行えコストダウンが図れる。また、上記積層コイルを構成するシートコイルは、表面積が大きくて表皮効果の影響が低減でき、このため電流容量を大きくできる。 Therefore, the laminated coil according to this embodiment can be manufactured by consistent processing steps such as a punching process, a printing process, a plating process, and a heating process, as in the case of the laminated coil, and mass production is thus easy. It can be done and the cost can be reduced. Further, the sheet coil constituting the laminated coil has a large surface area and can reduce the influence of the skin effect, and thus the current capacity can be increased.
2 シートコイル
8 接続部
10 絶縁材
12 低融点金属
14 接着剤
2
Claims (9)
上記各シートコイルの片面又は両面に、上記接続部を除いて皮膜状に絶縁材を塗布するとともに、上記接続部に低融点金属を被着し、
上記シートコイルを、重なり合う各シートコイルの上記接続部同士が対向し、かつこれら接続部同士を導通させたときに巻回方向が同じになるように構成し、積層の際には、重なり合う上記シートコイル間に上記絶縁材を介在させ、かつ上記接続部同士が対向するように各シートコイルを積み重ね、
上記積層した上記シートコイルの全体を加熱し、上記接続部に付着された低融点金属を溶融させ、上記シートコイルの接続部同士を電気的に接続して螺旋状にコイルを形成したことを特徴とする積層コイルの製造方法。 Using a flat conductive sheet coil that is formed into a single turn or a plurality of turns in a spiral shape, and has a front surface portion and a back surface portion in the vicinity of the end portion, or a connection portion provided on one surface portion,
On one or both sides of each sheet coil, an insulating material is applied in the form of a film except for the connection part, and a low melting point metal is applied to the connection part,
The sheet coil is configured so that the connecting portions of the overlapping sheet coils face each other and the winding direction is the same when the connecting portions are made conductive, and the sheets overlap when the layers are stacked. Each sheet coil is stacked so that the insulating material is interposed between the coils, and the connecting portions face each other,
The entire laminated sheet coil is heated, the low melting point metal adhering to the connecting part is melted, and the connecting parts of the sheet coil are electrically connected to form a coil in a spiral shape. A method for manufacturing a laminated coil.
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